瓦特发明或改进了蒸汽机吗?
萨弗里制造的世界上第一台实用的蒸汽水泵于1698年获得名为“矿工之友”的英国专利。他先在一个蛋形容器中充入蒸汽,然后关闭蒸汽进气阀,向容器外喷射冷水,使容器内的蒸汽凝结形成真空。打开进水阀,矿井底部的水在大气压力的作用下通过进水管被吸入容器内;关闭进水阀,重新打开进汽阀,利用蒸汽压力将容器内的水通过排水阀压出。当容器内的水排干并充满蒸汽时,关闭蒸汽进口阀和排水阀,再次喷水使蒸汽凝结。如此反复循环,两个蛋形容器交替工作,可以不断排水。
纽科门和他的助手卡利在1705年发明了大气蒸汽机来驱动独立水泵,被称为纽科门大气蒸汽机。这种蒸汽机首先在英国普及,然后在欧洲大陆推广,直到19世纪初仍在制造其改型产品。纽科门大气蒸汽机的热效率很低,这主要是由于蒸汽进入气缸后,凝结在刚被水冷却的气缸壁上,损失了大量的热量。只在煤价低的产煤区推广。
1764年,英国仪器修理工瓦特在为格拉斯哥大学修理纽科门蒸汽机模型时注意到了这一缺点,并于1765年发明了冷凝器与缸壁分离的蒸汽机,并于1769年获得了英国专利。在早期,瓦特的蒸汽机仍然使用平衡杆和拉杆机构来驱动水泵。为了清除冷凝器中的冷凝物和空气,瓦特安装了一个空气泵。他还在汽缸外壁安装了夹层,并用蒸汽加热汽缸壁,以减少冷凝损失。
1782左右,瓦特进一步改进了机器,完成了两项重要发明:在主动冷加工行程中间,关闭进汽阀,使蒸汽膨胀做功,提高热效率;使蒸汽在活塞两侧做功(双动式),提高输出功率。这时候活塞要拉下杠杆,推上杠杆,扇形平衡杆和拉链都不再适用,于是瓦特发明了平行四边形机构。瓦特还在18年底将曲柄连杆机构应用于蒸汽机。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速发展。他把只能提水的机械变成了可以广泛使用的蒸汽机,蒸汽机的热效率提高了一倍,大大降低了煤耗。所以瓦特是蒸汽机的主要发明者。